一种用于超流体Gross-Pitaevskii模型的涡丝追踪方法

我们提出一种准确且鲁棒的数值方法，用于追踪由Gross-Pitaevskii方程描述的超流体中的量子化涡线。通过利用超流体的相关复标量序参量的伪涡度场，我们能够追踪超流体的拓扑缺陷并重建对应于场零点的涡线。自始至终，我们假设场是周期的，以便广泛利用场及其导数的傅里叶表示，从而保持谱精度。我们给出了几个测试用例以检验方法的精度，包括评估环面涡结的曲率和挠率，以及测量涡线和涡环的Kelvin波谱。我们所提出的方法对涡旋几何不做任何先验假设，因此适用于广泛系统，例如以许多涡环与声波共存为特征的湍流态超流体。这使我们能够追踪密集湍流涡缠结中涡丝的位置，并提取关于涡环尺寸分布和涡间分离的统计信息。原则上，该方法可扩展用于追踪其他物理系统中出现的类似拓扑缺陷。